[发明专利]能够赋予水下防污性的表面处理组合物

说明书

本发明涉及一种包含由式(I)表示的反应性聚合物的表面处理组合物：(R¹O)_i(R²)_3‑iSi‑R³‑X‑pol (I)其中：R¹和R²各自独立地选自氢原子和任选取代的C_1‑20烷基；R³选自取代和未取代的C_1‑12亚烷基；X是连接基团；pol是选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚(乙烯基吡咯烷酮)、多糖及其共聚物的亲水性聚合物的残基；i＝1、2或3。通过用所述表面处理组合物处理这些表面，表面处理组合物可以用于赋予表面水下防污性。当本发明的表面处理组合物用于处理表面，例如，牙釉质时，反应性聚合物的硅烷偶联基团与所述表面上的反应性基团反应，从而赋予水下防污性。

技术领域

本发明涉及一种表面处理组合物，通过用所述表面处理组合物处理表面可以用于赋予所述表面水下防污性。本发明的表面处理组合物包含含有亲水性聚合物残基和硅烷偶联基团的反应性聚合物。

背景技术

根据杨氏方程，与平坦的固体表面接触的液滴具有液体和固体的接触角特征：

γ_SG–γ_SL–γ_LGcosθ_c＝0

其中γ_SG、γ_SL和γ_LG分别是固-气、固-液和液-气的表面张力，θ是液滴的接触角。

通过使用表面粗糙度可以增强固-液相互作用。增加与液滴接触的表面积导致固-液相互作用的放大，因此排斥表面将变得更具排斥性或者液体在非排斥性表面上进一步扩散。这假设表面被液体完全润湿，并被称为“Wenzel区域”。当考虑液滴在粗糙表面上时的另一种情况是气穴被困在表面和液体之间，导致被称为“Cassie-Baxter区域”的复合界面。在这种情况下，由于液滴部分地搁置在气穴上，因此表面通常变得更具排斥性。因此，通过增加粗糙度和形成复合空气/固体界面，非排斥性表面可能变得具有排斥性。

超疏油表面对于防污、自洁、防泥、低阻力、防雾和油水分离应用是有利的。由于缺乏机械耐久性，目前的生物启发的表面受到限制。

存在许多超疏油表面的例子；这些通常包括提供低表面张力的氟化组分和增强液-固相互作用的粗糙度组分。早期的例子使用浸入在氟化的单烷基磷酸盐中的粗糙氧化铝表面；导致油和水的接触角为150°。氟化多面体低聚倍半硅氧烷已在多种情况下被用于创建超疏油的涂层，包括静电纺丝和涂层重入(coating re-entrant)结构。然而，尚未证实通常具有良好机械耐久性的超疏油表面。耐久性差是由于常用的“一锅法”技术，其中疏油性所需的低表面张力材料分布在整个涂层中，损害了与基材的粘合。

超疏油复合材料表面通常也是超疏水的；排斥油的表面通常也会排斥水，因为水具有更高的表面张力。